Quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato, podemos observar que a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo "mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os corpos apresentem temperatura igual. Esta reação é causada pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente" para o corpo "mais frio", a transferência de energia é o que chamamos calor. Calor é a transferência de
energia térmica entre corpos com temperaturas diferentes. A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5 °C para 15,5 °C. A relação entre a caloria e o joule é dada por: 1 cal = 4,186J Partindo daí, podem-se fazer conversões entre as unidades usando
regra de três simples. Como 1 caloria é uma unidade pequena, utilizamos muito o seu múltiplo, a quilocaloria. 1 kcal = 10³cal É denominado calor sensível, a quantidade de calor que tem como efeito apenas a alteração da temperatura de um corpo. Este fenômeno é regido pela lei física conhecida como Equação Fundamental da Calorimetria, que diz que a quantidade de calor sensível (Q) é igual ao produto de sua massa, da
variação da temperatura e de uma constante de proporcionalidade dependente da natureza de cada corpo denominada calor específico. Assim:Calor
Calor sensível
Onde:
Q = quantidade de calor sensível (cal ou J).
c = calor específico da substância que constitui o corpo (cal/g°C ou J/kg°C).
m = massa do corpo (g ou kg).
Δθ = variação de temperatura (°C).
É interessante conhecer alguns valores de calores específicos:
Alumínio | 0,219 |
Água | 1,000 |
Álcool | 0,590 |
Cobre | 0,093 |
Chumbo | 0,031 |
Estanho | 0,055 |
Ferro | 0,119 |
Gelo | 0,550 |
Mercúrio | 0,033 |
Ouro | 0,031 |
Prata | 0,056 |
Vapor d'água | 0,480 |
Zinco | 0,093 |
Quando:
Q>0: o corpo ganha calor.
Q<0: o corpo perde calor.
Exemplo:
Qual a quantidade de calor sensível necessária para aquecer uma barra de ferro de 2kg de 20°C para 200 °C? Dado: calor específico do ferro = 0,119cal/g°C.
2 kg = 2000 g
Como referenciar: "Calorimetria" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2022. Consultado em 12/10/2022 às 01:54. Disponível na Internet em //www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor.php
Calor Latente
O comportamento das substâncias durante as mudanças de fases pode ser interpretado por meio dos seguintes fatos:
1.º fato: – Para passar da fase líquida para a fase sólida, 1g de água precisa perder 80cal. Do mesmo modo, para derreter, 1g de gelo precisa ganhar 80cal.
Note que 80cal representam a quantidade de calor que a água ganha ou perde quando se derrete ou se congela, quando está a 0°C.
2.º fato: – Se a água está a 100°C, cada grama precisa de 540cal para passar à fase gasosa, e cada grama de vapor precisa perder 540cal para passar à fase líquida.
Outras substâncias também possuem valores fixos de quantidade de calor que 1g da substância precisa ganhar ou perder para mudar de uma fase para outra. Essa quantidade de calor é denominada calor latente e é indicada pela letra L.
O calor latente provoca unicamente uma mudança de fase do corpo,
sem alterar sua temperatura.
Temos que L é o calor latente em cal/g.
Usaremos:
Lfpara calor latente de fusão;
Lvpara calor latente de vaporização;
Ls para calor latente de solidificação;
Lc para calor latente de condensação.
Em nosso curso, adotaremos:
Calor latente de fusão do gelo (a 0°C):
Lf = 80 cal/g.
Calor latente de solidificação da água (a 0°C):
Ls = – 80 cal/g.
Calor latente de vaporização da água (a 100°C):
Lv = 540 cal/g.
Calor latente de condensação do vapor (a 100°C):
Lc = – 540 cal/g.
Aplicações
0 1. Um bloco de gelo de massa 600g encontra-se a 0°C. Determine a quantidade de calor que se deve fornecer a essa massa para que ela se transforme totalmente em água a 0°C. Dado: Lf = 80cal/g.
Solução
A quantidade de calor que devemos fornecer ao bloco de gelo é para que ele se transforme totalmente em água a 0ºC; logo:
Q = mLf →600. 80 →Q = 48000 cal = 48kcal
02. Um bloco de alumínio de 500g está a uma temperatura de 80°C. Determine a massa de gelo a 0°C que é preciso colocar em contato com o alumínio para se obter um sistema alumínio-água a 0°C.
Dados: calor específico do alumínio=0,21cal/g.°C; calor latente de fusão do gelo = 80cal/g
Solução:
A massa do gelo que se funde provoca a diminuição até 0 ºC do bloco de alumínio, logo:
Qgelo + Qaluminio = 0→ m1Lf + m2c(tf – ti) = 0
m1 . 80 + 500 . 0,21 . (0 – 80) = 0→ m1 = 105g